颶風來襲，每天在每平方米地面撒下超過10萬顆微塑料

2024年03月22日10:05:04 科學 1409

颶風拉里（圖片來源：MEGAN MCARTHUR）

2021年8月30日，一個起源於非洲西海岸沿海地區的熱帶低壓，逐漸發展成了一場颶風——颶風拉里（Hurricane Larry）。9月4日，拉里在大西洋中部達到了4級（風速達到178～208千米/小時）。隨後它穿過百慕大東部，於9月11日凌晨在加拿大紐芬蘭島（Newfoundland）的大博納灣登陸。

就在紐芬蘭居民忙著應對和躲避颶風的時候，位於登陸地點130千米外的一群科學家卻興奮了起來，他們正充滿期待地迎接著颶風拉里的到來。

紐芬蘭島人口密度極低（1.4人/平方千米），大部分地區人煙稀少且工業發展十分有限，因此很少有人類活動導致的環境污染。而颶風拉里在登陸紐芬蘭之前的路徑都在海上，沒有到達過主要的陸地區域。對這群科學家來說，這是研究一個重要問題的極佳機會：從海洋來的颶風，能給陸地帶來多少微塑料？

紐芬蘭之景（圖片來源：Tango7174 - CC BY-SA 4.0）

從海洋到大氣，又回到陸地

微塑料是指直徑小於5毫米的塑料顆粒，在有人類活動的地方几乎隨處可見。任何塑料製品的使用、生產、丟棄過程都可能產生微塑料。陸地上產生的微塑料顆粒可能進入河流，最終又流入海洋。此外，航運和捕魚等人類海上產業也可能為海洋帶來微塑料。

海洋中的微塑料（圖片來源：unsplash）

此前，很多科學家都認為，當塑料進入了海洋，會一直隨著洋流流動。在此過程中，微塑料可能會被海洋生物吸收，或是沉入海底。除非是在偶然之間又被洋流衝上海灘，否則它們會長期留在海洋。

但越來越多的研究發現，比起被洋流沖回海岸，海洋微塑料還有更高效的方式回到陸地。比如，一些塑料顆粒可以通過海洋中氣泡的破裂或海浪的作用進入海洋上空的大氣，這些微塑料的尺寸和密度較小，可以被大氣帶到很遠的地方，其中一部分就可能被帶回陸地。

海洋中的微塑料可能通過氣泡和海浪進入空氣（圖片來源：Allen et al,2020）

而像拉里這樣的強颶風，可能會加劇上述過程，讓更多的微塑料從海洋進入空氣。而這些含有微塑料的空氣會隨颶風一起移動，在颶風遇到陸地或較冷的水域開始減弱時，其中懸浮的微塑料就可能通過強降雨等方式回到陸地。

那麼，颶風拉里給紐芬蘭帶去了多少微塑料呢？

每天每平方米撒下數萬微塑料

這些在紐芬蘭等待颶風的研究者，在開闊地面上放置了一個直徑200毫米、高1米的玻璃收集裝置，並用木樁將它緊緊地固定在地面上。裝置內有一些超純水，可以捕獲從空氣到達地面的物質，包括微塑料。在颶風達到這個裝置所在區域之前、之中和之後的幾天里，研究者每隔六個小時，就會收集一次裝置內的樣本，並換上新的超純水為下一次收集做準備。

研究所使用的樣本收集裝置（圖片來源：Dalhousie University）

在9月9日到9月12日的時間裡，他們一共收集到了11份樣本。結果發現，在颶風路過採樣點區域之前或之後，每天每平方米的微塑料顆粒數量在700到3000粒之間，而在颶風拉里經過採樣區域時，每天每平方米落下的微塑料顆粒數量最多達到了113 569（±29 215）粒。而實際數量可能比這個測量的數據還要高，因為這項研究沒辦法統計直徑小於1.2微米的微塑料顆粒。

從樣本里收集到的微塑料中，含量最多的為聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），這種塑料成分常被用于海洋工業活動，因為它能抵抗來自藻類或海洋細菌的生物污損（biofouling，生物附著在材料上使其性能下降或損壞）。其次是丙烯酸（acrylic）和聚酯（PES），主要來源是服裝中的合成纖維，這意味著這些微粒很可能是從陸地廢水到達海洋中的。

對颶風路線的分析表明，颶風拉里在抵達樣本收集點的48小時內，很可能經過了北大西洋馬尾藻海（Sargasso Sea）的垃圾帶，該區域海面微塑料濃度達到了每平方千米580 000粒。這種巨大海洋垃圾帶是由於洋流將海洋微塑料帶到世界各地，並集中在流渦（gyre，大尺度海水閉合環流）中形成的。

颶風拉里也掠過了拉布拉多洋流（Labrador Current），而拉布拉多洋流帶來了來自北冰洋的海水。而即便是北冰洋下7米深的水域中，大於50微米微塑料的濃度也達到了每平方米282粒。

微塑料循環

紐芬蘭是個人煙罕至的地方，本該保持著原始自然的美麗，遠離人類的污染，但颶風拉里卻能在這個地方每天每平方米撒下數萬粒微塑料。紐芬蘭有著許多湖泊，許多微塑料可能落入了這些湖泊中。而由於湖泊的流入流出有限，這些微塑料可能會在其中停留很長時間，影響湖泊中的生態系統。

但紐芬蘭並不是唯一被微塑料入侵的自然之境，此前也有研究在偏遠山區中檢測到來自大城市的微塑料。甚至在遠離人類活動的國家公園和自然保護地內，都出現了微塑料的痕迹。在2020年發表於《科學》（Science）的一項報告顯示，每年有超過122噸微塑料沉積在美國西部的保護地里。更為離譜的是，科學家甚至在北極的雪中也檢測到了微塑料的存在。

美國國家公園和其它野外保護地中的微塑料（圖片來源：Brahney et al,2020）

越來越多的科學家認為，環境中微塑料顆粒的流動，就和氮循環、碳循環和水循環一樣，已經形成了一種新的生物地球化學循環——微塑料循環。

地面上的微塑料可能進入大氣中，也可能滲入地層，遷移到地下水和地表水中。水中的微塑料也可能轉移到空氣中，或者成為沉積物，或流向海洋等其它下游生態系統。存在於各種環境中的微塑料，又可能會被該生態環境中的生物攝入，從而影響生態系統。微塑料還可能沿食物鏈和食物網向更高營養級傳遞，不過目前還缺乏相關的系統研究。